Оценка влияния разложения твердого раствора алюминия на геометрическое строение изобарной фазовой диаграммы Al-Sn-Zn

Представлена трехмерная (3D) компьютерная модель изобарной фазовой диаграммы Al-Sn-Zn. Показано, что T-x-y диаграмма состоит из 64 поверхностей и 25 фазовых областей. Рассмотрены особенности фазовой диаграммы двойной системы Al-Zn, связанные с распадом твердого раствора алюминия, и их влияние на геометрическое строение поверхностей ликвидуса и солидуса в тройной системе, формируемой этой системой при добавлении олова. Проведен критический анализ опубликованных данных и обсуждаются ошибки в визуализации тех фрагментов T-x диаграммы Al-Zn, в которых затрагиваются фазовые области, формируемые с участием новых твердых растворов алюминия, появившихся после распада исходного твердого раствора. Для построения 3D модели использовали литературные данные, а в основу оценки ее качества положены изо- и политермические разрезы из тех же первоисточников.

1. Some Physical Properties of Al-Sn-Zn Melts / V. Sidorov [et al.] // EPJ Web of Conferences. - 2011. - Vol. 15. -P. 01022. https://doi.org/10.1051/epjconf/20111501022

2. Drapala, J. Contribution to Aluminum - Tin - Zinc Ternary System / J. Drapala, G. Kostiukova, M. Losertova IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - Vol. 266. - P. 012002. https://doi.org/10.1088/1757-899X/266/1/012002

3. Cheng, T. Thermodynamic Re-Assessment of the Al-Sn-Zn Ternary System / T. Cheng, L.-J. Zhang // Journal of Mining and Metallurgy. Section B Metallurgy. - 2019. - Vol. 55, N 3. - P. 439-449. https://doi.org/10.2298/JMMB190320036C

4. Thermal Evolution and Grain Boundary Phase Transformations in Severely Deformed Nanograined Al-Zn Alloys / B. Straumal [et al.] //Acta Materialia. - 2008. - Vol. 56, N 20. - P. 6123-6131. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.08.021

5. Binary Alloy Phase Diagrams / Ed. T. B. Massalski. - 2nd edition. - ASM International, Metals Park, Ohio, USA, 1996.

6. Dai, L. L. Thermodynamic Calculation on the Miscibility Gap of FCC-Al Based Solid Solution in the Al-Zn-Cu system // L. L. Dai, H. X. Li, Y. P. // Ren Journal of Alloys & Compounds. - 2009. - Vol. 478, N 1. - P. 144-146. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.11.076

7. Wasiur-Rahman, S. A Thermodynamic Description of the Al-Ca-Zn Ternary System / S. Wasiur-Rahman, M. Medraj // CALPHAD. - 2009. - Vol. 33, N 3. - P. 584-598. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2009.06.001

8. COST 531. Atlas of Phase Diagrams for Lead-Free Soldering / A. Dinsdale [et al.], European Science Foundation. -Brno, Czech Republic: Vydavatelstvi Knihar, 2008. - Vol. 1. - 289 p.

9. COST MP0602. Handbook of High-Temperature Lead-Free Solders: Atlas of Phase Diagrams / A. Dinsdale, A. Kroupa, A. Watson [et al.]. - 2012. - Vol. 1. - 218 p.

10. COST Action MP0602. Handbook of High-Temperature Lead-Free Solders: Materials Properties / ed. A. Watson. -2012. - Vol. 2. - 145 p.

11. COST Action MP0602. Handbook of High-Temperature Lead-Free Solders: Group Project Reports / ed. A. Kroupa. -2012. - Vol. 3. - 301 p.

12. Al-Sn-Zn Ternary Phase Diagram Evaluation [Electronic Resource] / M. Hubert-Protopopescu, H. Hubert. - Mode of access: http://materials.springer.com/msi/docs/sm_msi_r_10_012733_01#Fig2

13. Temperature and Dwell Time Effect on Hardness of Al-base Alloys / F. A. El-Salam [et al.] // Journal of Materials Science. - 2007. - Vol. 42. - P. 3661-3669. https://doi.org/10.1007/s10853-006-1343-6

14. Transient Liquid Phase Bonding of Semi-Solid Netal 7075 Aluminum Alloy using ZA27 Zinc Alloy / C. Meengam [et al.] // Metals. - 2018. - Vol. 8, N 637. - P. 1-13. https://doi.org/10.3390/met8080637

15. Phase Transition Temperature of Sn-Zn-Al System and their Comparison with Calculated Phase Diagrams / B. Smetana [et al.] // Journal of Thermal Analysis & Calorimetry. - 2012. - Vol. 110, N 1. - P. 369-378. https://doi.org/10.1007/s10973-012-2318-2

16. Effect of Chemical Composition and Grain Size on RT Superplasticity of Zn-Al Alloys Processed by ECAP / M. Demirtas [et al.] // Letters on Materials. - 2015. - Vol. 5, N 3. - P. 328-334. https://doi.org/1022226/2410-3535-2015-3-328-334

17. Zhu, Y. H. General Rule of Phase Decomposition in Zn-Al based Alloys (II) - On Effects of External Stresses on Phase Transformation / Y. H. Zhu // Materials Transactions/ - 2004. - Vol. 45, N 11. - P. 3083-3097. https://doi.org/102320/matertrans.45.3083

18. Парфенова, М. Д. 3D компьютерная модель T-x-y диаграммы Ag-Cu-Ni: Верификация разрезов в Атласе фазовых диаграмм для бессвинцовых припоев / М. Д. Парфенова, В. П. Воробьева, В. И. Луцык // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. - 2021. - Т. 57, № 1. - С. 15-24. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-1-15-24

19. Xie, W. Packing of Russian Doll Clusters to Form a Nanometer-Scale CsCl-Type Compound in a Cr-Zn-Sn Complex Metallic Alloy / W. Xie, R. J. Cava, G. J. Miller // Journal of Materials Chemistry C. - 2017. - Vol. 5, N 29. - P. 7215-7221. https://doi.org/10.1039/C7TC01967J

20. Experimental Investigation and Thermodynamic Description of the Cr-Sn-Zn Ternary System / J. Hu [et al.] // CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. - 2020. - Vol. 69. - P. 101758. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2020.101758

21. Corrosion Behavior of an Al-Sn-Zn Alloy: Effects of Solidification Microstructure Characteristics / A. Barros [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 12. - P. 257-263. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.02.081

22. Tribolical Study of Cermet Coatings Al-Sn-Zn-Al2O3 for Friction Couples / D. A. Gerashchenkov [et al.] // Journal of Friction and Wear. - 2018. - Vol. 39, N 6. - P. 522-527. https://doi.org/10.3103/S106836661806003X